Ανάλυση Περιπτώσεων για Λανθασμένη Λειτουργία του Στροφοδιαφυλακτή Υπερηλεκτροπόνησης του Μετατροπέα Σύνδεσης στη Γῆ

Η μέθοδος συνδεσμού του ουδέτερου σημείου προς τη γη αναφέρεται στη σύνδεση μεταξύ του ουδέτερου σημείου του συστήματος ενέργειας και της γης. Στα συστήματα 35 kV και κάτω στην Κίνα, κοινές μεθόδους περιλαμβάνουν τον ουδέτερο συνδεσμό χωρίς σύνδεση, τον συνδεσμό με βοήθημα συρματοπλέκτη και τον συνδεσμό με μικρή αντίσταση. Ο ουδέτερος συνδεσμός χωρίς σύνδεση είναι ευρέως χρησιμοποιούμενος, καθώς επιτρέπει τη λειτουργία για μικρό διάστημα κατά τη διάρκεια σφάλματος με μία φάση, ενώ ο συνδεσμός με μικρή αντίσταση έχει γίνει πρωτεύουσα λύση λόγω της γρήγορης απομάκρυνσης του σφάλματος και της περιορισμού της υπερτάσης. Πολλά υποσταθμιακά εγκαταστάσεις εγκαταστάνε συνδεσμούς μετατροπέας για την αναβάθμιση του ουδέτερου συνδεσμού, αλλά οι αλλαγμένες χαρακτηριστικές των σφαλμάτων επηρεάζουν την προστασία μελών, δημιουργώντας κίνδυνο για λανθασμένη λειτουργία ή αποτυχία.

Αυτό το έγγραφο παρουσιάζει τις αρχές και τις χαρακτηριστικές των μετατροπέων σύνδεσης, εξηγεί την ρύθμιση/κατάσταση της προστασίας ρεύματος σε συστήματα με μικρή αντίσταση, αναλύει τους λόγους λανθασμένης λειτουργίας και χρησιμοποιεί ένα παράδειγμα σφάλματος με μία φάση για να αναλύσει τις ενέργειες προστασίας και τις αιτίες της αποτυχίας. Παρέχει αναφορές για την επεξεργασία/πρόληψη σφαλμάτων, εμβαθύνει την κατανόηση του προσωπικού συντήρησης, ενισχύει την αποτελεσματικότητα επισκόπησης των προβλημάτων και εξαλείφει δυνητικά κινδύνους.

Λειτουργική Αρχή του Μετατροπέα Σύνδεσης

Κατά τη μετατροπή ενός υποσταθμιακού με σύστημα δελτοειδούς σύνδεσης και ουδέτερο σημείο χωρίς σύνδεση σε ένα σύστημα με μικρή αντίσταση, για να εισαχθεί ένα ουδέτερο σημείο, η πιο κοινή πρακτική είναι η προσθήκη ενός μετατροπέα σύνδεσης στην πίνακα. Σήμερα, επιλέγεται συνήθως ένας Z-τύπος μετατροπέας σύνδεσης για την εισαγωγή του σημείου σύνδεσης. Στη συνέχεια, θα αναλυθεί η λειτουργική αρχή του Z-τύπου μετατροπέα σύνδεσης.

Ο Z-τύπος μετατροπέας σύνδεσης είναι δομικά παρόμοιος με έναν κανονικό μετατροπέα ενέργειας. Ωστόσο, η συλλογή σε κάθε πυρήνα φάσης χωρίζεται σε δύο μέρη με ίσα επαναλήψεις, ανώτερα και κάτω, που συνδέονται με ζιγκουρική μορφή. Η μέθοδος σύνδεσης του είναι απεικονισμένη στο Σχήμα 1.

Όταν συμβαίνει μια σύνδεση στο χαμηλό, το μηδενικό ακολουθία ρεύματος ρέει μέσω του ουδέτερου σημείου. Η ζιγκουρική σύνδεση του Z-τύπου μετατροπέα σύνδεσης κάνει τα μηδενικά ακολουθία ρεύματα στα ανώτερα και κάτω συλλογή να αντιπαλεύουν, ακυρώνοντας τις μαγνητικές ροές και ελαχιστοποιώντας την αντίσταση μηδενικής ακολουθίας για να αποφύγει υπερβολική υπερτάση από την σύνδεση του χαμηλού. Για τα θετικά/αρνητικά ακολουθία ρεύματα, οι ηλεκτρομαγνητικές ιδιότητες όπως σε έναν κανονικό μετατροπέα δημιουργούν υψηλή αντίσταση, περιορίζοντας την ροή τους.

Κατά την κανονική λειτουργία, ο μετατροπέας σύνδεσης λειτουργεί κοντά στην άνευ φορτίου (χωρίς δευτερεύον φορτίο). Κατά τη διάρκεια ενός σφάλματος στο χαμηλό, τα θετικά, αρνητικά και μηδενικά ακολουθία σφάλματα ρεύματος περνούν μέσα από αυτόν. Λόγω της "υψηλής θετικής/αρνητικής ακολουθίας, χαμηλής μηδενικής ακολουθίας αντίστασης", το συστήμα προστασίας μετρά κυρίως το μηδενικό ακολουθία ρεύματος του δικτύου.

2 Ρύθμιση και Ανάλυση της Προστασίας Ρεύματος για Μετατροπείς Σύνδεσης

Η προστασία ρεύματος των μετατροπέων σύνδεσης χρησιμοποιεί συνήθως την προστασία ρεύματος μεταξύ φάσεων και την προστασία μηδενικού ακολουθία ρεύματος. Εδώ είναι η ανάλυση:

2.1 Ρύθμιση της Προστασίας Ρεύματος Μεταξύ Φάσεων
2.1.1 Αρχές Ρύθμισης

Αυτή η προστασία περιλαμβάνει την άμεση αποσύνδεση και την προστασία υπερρεύματος:

• Άμεση Αποσύνδεση: Συντονίζεται με την προστασία υπερρεύματος παραμονής του μετατροπέα ενέργειας στην ίδια πλευρά. Να εξασφαλίζει ευαισθησία κατά τη διάρκεια διφασικών συνδέσεων (λειτουργία ελάχιστης λειτουργίας) και να αποφεύγει τα ρεύματα εισόδου (7-10 φορές το ρεύμα μέτρησης του μετατροπέα σύνδεσης) και τα ρεύματα σφάλματος στην χαμηλή πλευρά.

• Προστασία Υπερρεύματος: Ρυθμίζεται για να αποφεύγει το ρεύμα μέτρησης του μετατροπέα σύνδεσης και το μέγιστο ρεύμα φάσης κατά τη διάρκεια εξωτερικών μονοφασικών συνδέσεων, εξασφαλίζοντας αξιοπιστία.

• Λογική Λειτουργίας: Η άμεση αποσύνδεση δρα ευθέως (χωρίς καθυστέρηση); η προστασία υπερρεύματος (παραμονή για διφασικές συνδέσεις) έχει μικρή καθυστέρηση και χαμηλότερες ρυθμίσεις για συντονισμό επιπέδων.

2.1.2 Τρόποι Αποσύνδεσης

Βάσει της σύνδεσης του μετατροπέα σύνδεσης προς τον μετατροπέα ενέργειας:

• Συνδεδεμένος στην χαμηλή πίνακα: Η άμεση αποσύνδεση/προστασία υπερρεύματος αποσυνδέει τον πυλώνα της ίδιας πλευράς για ταχεία απομόνωση σφαλμάτων.

• Συνδεδεμένος στην χαμηλή οδηγία: Η προστασία αποσυνδέει όλους τους πυλώνες για να κόψει τη διαδρομή του σφάλματος και να αποφύγει την επέκταση.

2.2 Ρύθμιση της Προστασίας Μηδενικού Ακολουθία Ρεύματος για Μετατροπέας Σύνδεσης
2.2.1 Αρχές Ρύθμισης

• Η τιμή ρύθμισης του ρεύματος πρέπει να εξασφαλίζει αρκετή ευαισθησία κατά τη διάρκεια μονοφασικών συνδέσεων στο χαμηλό.

• Συντονίζεται με την τιμή ρύθμισης της προστασίας μεγάλης καθυστέρησης για την πλήρη ευαισθησία της προστασίας μηδενικού ακολουθία ρεύματος της κάτω επιπέδου.

• Για το πρώτο χρονικό όριο του μηδενικού ακολουθία ρεύματος, πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η αποφυγή διαδοχικών μονοφασικών συνδέσεων σε δύο γραμμές.

• Το χρόνο λειτουργίας πρέπει να είναι μεγαλύτερος από το μέγιστο χρόνο λειτουργίας του Διαστήματος II του μηδενικού ακολουθία ρεύματος κάθε συνδεδεμένου συστατικού της πίνακα.

Επειδή η προστασία μηδενικού ακολουθία ρεύματος του μετατροπέα σύνδεσης δεν λειτουργεί ως κύρια προστασία, υπάρχουν τρία χρονικά όρια, τα οποία είναι όπως εξήγηση:

Στην τύπωση: t0¹, t0², t0³ είναι τα 1ο, 2ο και 3ο χρονικά όρια της προστασίας μηδενικού ακολουθία ρεύματος του μετατροπέα σύνδεσης αντίστοιχα; t_0I' είναι η χρονική τιμή ρύθμισης του Διαστήματος I του μηδενικού ακολουθία ρεύματος της εξερχόμενης γραμμής; t_0II' είναι η μεγαλύτερη χρονική τιμή ρύθμισης του Διαστήματος II της προστασίας μηδενικού ακολουθία ρεύματος όλου του εξοπλισμού στην πίνακα εκτός από τον μετατροπέα σύνδεσης; Δt ρυθμίζεται ως 0.2 - 0.5 s.

2.2.2 Τρόποι Αποσύνδεσης

• Όταν ο μετατροπέας σύνδεσης είναι συνδεδεμένος στην αντίστοιχη πίνακα του υποσταθμιακού, η προστασία μηδενικού ακολουθία ρεύματος λειτουργεί: το 1ο χρονικό όριο αποσυνδέει τον πυλώνα σύνδεσης πίνακα ή τον πυλώνα τμήματος και μπλοκάρει την αυτόματη συσκευή εισόδου επικουρικής ενέργειας (επικουρική εισόδου για σύντομα); το 2ο χρονικό όριο αποσυνδέει τους πυλώνες της ίδιας πλευράς του μετατροπέα σύνδεσης και του μετατροπέα ενέργειας.

• Όταν ο μετατροπέας σύνδεσης είναι συνδεδεμένος στην αντίστοιχη οδηγία του μετατροπέα ενέργειας, η προστασία μηδενικού ακολουθία ρεύματος λειτουργεί: το 1ο χρονικό όριο αποσυνδέει τον πυλώνα σύνδεσης πίνακα ή τον πυλώνα τμήματος και μπλοκάρει την επικουρική εισόδου; το 2ο χρονικό όριο αποσυνδέει τον πυλώνα της ίδιας πλευράς του μετατροπέα ενέργειας; το 3ο χρονικό όριο αποσυνδέει τους πυλώνες όλων των πλευρών του μετατροπέα ενέργειας.

2.3 Ανάλυση της Λειτουργίας της Προστασίας Ρεύματος για Μετατροπέας Σύνδεσης

Η ανάλυση της ρύθμισης προστασίας του μετατροπέα σύνδεσης δείχνει σημαντικές διαφορές στους τρόπους αποσύνδεσης μεταξύ της προστασίας ρεύματος μεταξύ φάσεων και της προστασίας μηδενικού ακολουθία ρεύματος: η προστασία μηδενικού ακολουθία ρεύματος μπλοκάρει την επικουρική εισόδου κατά τη λειτουργία, ενώ η προστασία ρεύματος μεταξύ φάσεων δεν το κάνει.

Εάν το μηδενικό ακολουθία ρεύματος που μετράται από τη συσκευή προστασίας φτάνει στην τιμή λειτουργίας και συμβαίνει σύνδεση στο χαμηλό (με τον μετατροπέα σύνδεσης ως μοναδική διαδρομή μηδενικού ακολουθία ρεύματος σε σύστημα με μικρή αντίσταση), η συσκευή ανιχνεύει το σφάλμα αλλά δεν το προσδιορίζει. Εάν το σφάλμα είναι στην εξερχόμενη γραμμή, μετά την αποσύνδεση του μετατρ